El desastre del puente Tay ocurrió durante una violenta tormenta de viento europea el domingo 28 de diciembre de 1879, cuando el primer puente ferroviario de Tay se derrumbó cuando un tren de pasajeros de la North British Railway (NBR) de la línea Edimburgo-Aberdeen procedente de Burntisland con destino a su destino final en Dundee pasó por encima de él, matando a todos los que iban a bordo. El puente, diseñado por Sir Thomas Bouch , utilizaba vigas de celosía sostenidas por pilares de hierro , con columnas de hierro fundido y arriostramientos de hierro forjado . Los pilares eran más estrechos y sus arriostramientos eran menos extensos y robustos que en diseños similares anteriores de Bouch.
Bouch había buscado asesoramiento especializado sobre cargas de viento al diseñar un puente ferroviario sobre el estuario de Forth ; como resultado de ese asesoramiento, no había tenido en cuenta explícitamente las cargas de viento en el diseño del puente Tay. Hubo otros fallos en el diseño detallado, en el mantenimiento y en el control de calidad de las piezas fundidas, todos los cuales eran, al menos en parte, responsabilidad de Bouch.
Bouch murió menos de un año después del desastre, con su reputación arruinada. Los futuros diseños de puentes británicos tuvieron que permitir cargas de viento de hasta 56 libras por pie cuadrado (2,7 kilopascales). El diseño de Bouch para el puente Forth no se utilizó.
A partir de 2024, sigue siendo el quinto accidente ferroviario más mortal en la historia del Reino Unido, así como el segundo accidente ferroviario más mortal en la historia de Escocia, siendo superado por el más mortal del Reino Unido: el desastre ferroviario de Quintinshill .
La construcción del puente ferroviario original de Tay comenzó en 1871. En su diseño inicial, el puente iba a estar sostenido por pilares de ladrillo que descansaban sobre el lecho de roca. Las perforaciones de prueba habían demostrado que el lecho de roca no se encontraba a gran profundidad bajo el río. En cada extremo del puente, las vigas del puente eran cerchas de cubierta , cuyas partes superiores estaban al mismo nivel que las partes superiores de los pilares, con el ferrocarril de vía única corriendo sobre ellas. Sin embargo, en la sección central del puente (las "vigas altas") las vigas del puente corrían como cerchas pasantes por encima de las partes superiores de los pilares (con el ferrocarril dentro de ellas) para dar el espacio libre necesario para permitir el paso de los barcos de vela a Perth . [1]
El lecho de roca se encontraba mucho más profundo de lo que habían demostrado las perforaciones de prueba, y el diseñador del puente, Sir Thomas Bouch , rediseñó el tramo con menos pilares y vigas correspondientemente más largas. Los cimientos de los pilares se construyeron ahora hundiendo cajones de hierro forjado revestidos de ladrillo en el lecho del río y rellenándolos con hormigón. Para reducir el peso que tenían que soportar, Bouch utilizó pilares de hierro con esqueleto de celosía abierta; cada pilar tenía múltiples columnas de hierro fundido que soportaban el peso de las vigas del puente. Los tirantes horizontales de hierro forjado y las barras de unión diagonales unían las columnas de cada pilar para proporcionar rigidez y estabilidad.
El concepto básico era bien conocido, pero en el caso del puente ferroviario de Tay, las dimensiones de los pilares estaban limitadas por el cajón. En la parte más alta del puente había trece tramos de vigas. Para adaptarse a la expansión térmica, solo en tres de sus catorce pilares había una conexión fija entre el pilar y las vigas. Por lo tanto, había tres divisiones de tramos de vigas altas conectadas entre sí, y los tramos de cada división estaban conectados estructuralmente entre sí, pero no con los tramos vecinos de otras divisiones. [2] Las divisiones sur y central estaban casi niveladas, pero la división norte descendía hacia Dundee con gradientes de hasta 1 en 73. [3]
El puente fue construido por Hopkin Gilkes and Company (Gilkes), una empresa de Middlesbrough que había trabajado anteriormente con Bouch en viaductos de hierro . Gilkes, que inicialmente tenía la intención de producir todos los herrajes en Teesside , utilizó una fundición en Wormit para producir los componentes de hierro fundido y para llevar a cabo un mecanizado limitado posterior a la fundición. Gilkes atravesaba algunas dificultades financieras; cesó su actividad en 1880, pero había comenzado la liquidación en mayo de 1879, antes del desastre. [4] El hermano de Bouch había sido director de Gilkes, y los tres habían sido colegas en Stockton y Darlington treinta años antes; a la muerte de Edgar Gilkes en enero de 1876, Bouch había heredado acciones valoradas en 35.000 libras, pero también debía una garantía de 100.000 libras de préstamos de Gilkes y no había podido salir de ahí. [5]
El cambio de diseño aumentó los costos y provocó demoras, que se intensificaron después de que dos de las vigas altas se cayeran cuando se las estaba colocando en su lugar en febrero de 1877. La primera locomotora cruzó el puente siete meses después. Se realizó una inspección de la Junta de Comercio durante tres días de buen tiempo en febrero de 1878; el puente fue aprobado para el uso del tráfico de pasajeros, sujeto a un límite de velocidad de 25 mph (40 km/h). El informe de inspección señaló:
Cuando vuelva a visitar el lugar, me gustaría, si es posible, tener la oportunidad de observar los efectos del fuerte viento cuando un tren de carruajes pasa por el puente. [6]
El puente se abrió al transporte de pasajeros el 1 de junio de 1878. Bouch fue nombrado caballero en junio de 1879, poco después de que la reina Victoria utilizara el puente.
En la tarde del domingo 28 de diciembre de 1879, una violenta tormenta (de 10 a 12 en la escala de Beaufort ) soplaba prácticamente en ángulo recto hacia el puente. [7] Los testigos dijeron que la tormenta era tan mala como cualquiera que hubieran visto en los 20 a 30 años que habían vivido en el área; [8] [9] uno lo llamó un " huracán ", tan malo como un tifón que había experimentado en el Mar de China . [10] La velocidad del viento se midió en Glasgow - 71 mph (114 km/h; 32 m/s) (promedio durante una hora) - y Aberdeen , pero no en Dundee.
Se registraron vientos más rápidos en intervalos más cortos, pero durante la investigación un testigo experto advirtió de su falta de fiabilidad y se negó a estimar las condiciones en Dundee a partir de lecturas tomadas en otros lugares. [11] Una interpretación moderna de la información disponible sugiere que los vientos tenían ráfagas de hasta 80 mph (129 km/h; 36 m/s). [12]
El uso del puente ferroviario de Tay estaba restringido a un tren a la vez mediante un sistema de bloqueo de señalización que utilizaba un testigo como señal . A las 7:13 p. m., un tren de pasajeros de North British Railway (NBR) procedente de Burntisland [13] (que constaba de una locomotora Clase 224 , su ténder , cinco vagones de pasajeros [nota 1] y un furgón de equipaje [14] ) redujo la velocidad para recoger el testigo de la cabina de señales en el extremo sur del puente y luego se dirigió hacia el puente, ganando velocidad.
El señalero se dio la vuelta para registrar esto y luego atendió una estufa, pero un amigo presente en la cabina de señales observó el tren: cuando se acercó a unos 200 metros de la cabina, vio chispas que salían de las ruedas del lado este. También había visto esto en el tren anterior. [15] Durante la investigación, se escuchó el testimonio de que el viento estaba empujando las bridas de las ruedas hasta ponerlas en contacto con el riel de rodadura. John Black, un pasajero del tren anterior que cruzó el puente, explicó que las barandillas protectoras que protegían contra el descarrilamiento estaban ligeramente más altas que los rieles de rodadura y en el interior de estos. [15] Este dispositivo atraparía la rueda buena cuando el descarrilamiento se produjera por desintegración de una rueda, lo que era un riesgo real antes de las ruedas de acero, y que había ocurrido en el accidente ferroviario de Shipton-on-Cherwell en la víspera de Navidad de 1874.
Las chispas no duraron más de tres minutos, momento en el que el tren ya se encontraba en las vigas altas. [16] En ese momento, "hubo un destello de luz brillante y repentino, y en un instante hubo oscuridad total; las luces traseras del tren, las chispas y el destello de luz... desaparecieron al mismo tiempo". [17] El señalero no vio nada de esto y no lo creyó cuando se lo dijeron. Cuando el tren no apareció en la vía que salía del puente hacia Dundee, intentó hablar con la cabina de señales en el extremo norte del puente, pero descubrió que se había perdido toda comunicación con ella. [18]
No sólo el tren estaba en el río, sino también las vigas altas y gran parte de la estructura de hierro de sus pilares de apoyo. [nota 2] Los buzos que exploraron los restos encontraron más tarde el tren todavía dentro de las vigas, con el motor en el quinto tramo de la división sur de 5 tramos. [19] No hubo supervivientes; [20] sólo se recuperaron 46 cuerpos [21] de 59 víctimas conocidas. Se habían recogido cincuenta y seis billetes para Dundee de los pasajeros del tren antes de cruzar el puente; teniendo en cuenta los titulares de abonos de temporada, los billetes para otros destinos y los empleados del ferrocarril, se cree que habían estado en el tren 74 o 75 personas. [17] Se ha sugerido que no hubo víctimas desconocidas y que la cifra más alta de 75 surge de un doble recuento en un informe periodístico temprano en el Dundee Courier , [22] pero la investigación no tomó sus cifras de víctimas de la prensa; tomó evidencia jurada e hizo sus propias sumas.
Se creó inmediatamente un tribunal de investigación (una investigación judicial en virtud de la Sección 7 de la Ley de Regulación de Ferrocarriles de 1871 "sobre las causas y circunstancias que acompañaron" al accidente): Henry Cadogan Rothery , Comisionado de Naufragios, presidió; apoyado por el Inspector de Ferrocarriles William Yolland y William Henry Barlow , Presidente de la Institución de Ingenieros Civiles . El 3 de enero de 1880, estaban tomando pruebas en Dundee; luego designaron a Henry Law, un ingeniero civil calificado, para llevar a cabo investigaciones detalladas. Mientras esperaban su informe, celebraron más audiencias en Dundee (del 26 de febrero al 3 de marzo); una vez obtenido, se reunieron en Westminster (del 19 de abril al 8 de mayo) para considerar los aspectos de ingeniería del colapso. [23]
Para entonces, el ferrocarril, el contratista del puente y Bouch contaban con representación legal independiente, y la NBR había solicitado el asesoramiento independiente de James Brunlees y John Cochrane, [24] ambos ingenieros con amplia experiencia en importantes estructuras de hierro fundido. Los términos de referencia no especificaban el propósito subyacente de la investigación: evitar una repetición, asignar culpas, determinar la responsabilidad o la culpabilidad, o establecer qué había sucedido exactamente. Esto dio lugar a dificultades (que culminaron en enfrentamientos) durante las sesiones de Westminster. Cuando el tribunal informó de sus conclusiones a finales de junio, había un informe de investigación firmado por Barlow y Yolland y un informe de minoría de Rothery.
Dos testigos, que observaban las vigas altas desde el norte casi de frente, habían visto las luces del tren hasta la tercera y cuarta viga alta, cuando desaparecieron; a esto le siguieron tres destellos de las vigas altas al norte del tren. Un testigo dijo que avanzaron hacia el extremo norte de las vigas altas con unos quince segundos de diferencia entre el primero y el último; [25] [nota 3] el otro que todos estaban en el extremo norte, con menos tiempo entre ellos. [26] Un tercer testigo había visto "una masa de fuego caer del puente" en el extremo norte de las vigas altas. [27] Un cuarto dijo que había visto una viga caer al río en el extremo norte de las vigas altas, luego una luz había aparecido brevemente en las vigas altas del sur, desapareciendo cuando otra viga cayó; no hizo mención de fuego ni destellos. [28] [nota 4] El "ex rector" Robertson [nota 5] tenía una buena vista de la mayor parte del puente desde su casa en Newport-on-Tay , [31] pero otros edificios bloqueaban su vista de las vigas altas del sur. Había visto el tren moverse hacia el puente; luego, en las vigas altas del norte, antes de que el tren pudiera haberlas alcanzado, vio "dos columnas de rocío iluminadas con la luz, primero un destello y luego otro" y ya no podía ver las luces del puente; [nota 6] la única inferencia que pudo sacar fue que las columnas de rocío iluminadas, inclinadas de norte a sur en unos 75 grados, eran áreas de rocío iluminadas por las luces del puente cuando giraba. [33]
El ex rector Robertson había comprado un abono para la temporada entre Dundee y Newport a principios de noviembre y se preocupó por la velocidad de los trenes locales en dirección norte a través de las vigas altas, que habían estado causando vibraciones perceptibles, tanto verticales como laterales. Después de quejarse en tres ocasiones al jefe de estación de Dundee, sin que esto afectara a la velocidad del tren, después de mediados de diciembre había utilizado su abono para viajar solo hacia el sur, utilizando el transbordador para los cruces en dirección norte.
Robertson había cronometrado el tren con su reloj de bolsillo y, para darle al ferrocarril el beneficio de la duda, había redondeado el tiempo a los cinco segundos más cercanos. El tiempo medido a través de las vigas (3149 pies o 960 m) era normalmente de 65 o 60 segundos, [nota 7] pero dos veces había sido de 50 segundos. Al observar desde la orilla, había medido 80 segundos para los trenes que pasaban por las vigas, pero no en ningún tren en el que había viajado. Los trenes locales en dirección norte a menudo se detenían para evitar demoras en los expresos, y luego recuperaban el tiempo mientras viajaban por el puente. La pendiente hacia el puente en el extremo norte impedía velocidades altas similares en los trenes locales en dirección sur. Robertson dijo que el movimiento que observó era difícil de cuantificar, aunque el movimiento lateral, que probablemente era de una a dos pulgadas (25 a 50 mm), se debía definitivamente al puente, no al tren, y el efecto era más marcado a alta velocidad.
Otros cuatro pasajeros del tren apoyaron los tiempos de Robertson, pero sólo uno había notado algún movimiento en el puente. [35] [nota 8] El jefe de estación de Dundee había transmitido la queja de Robertson sobre la velocidad (no sabía que hubiera ningún problema con la oscilación) a los conductores, y luego verificó los tiempos de cabina a cabina (en cada extremo del puente el tren viajaba lentamente para tomar o entregar el testigo). Sin embargo, nunca había verificado la velocidad a través de las vigas altas. [37]
Los pintores que habían trabajado en el puente a mediados de 1879 dijeron que temblaba cuando pasaba un tren. [38] [nota 9] Cuando un tren entró en las vigas altas del sur, el puente se sacudió en el extremo norte, tanto de este a oeste como, con más fuerza, de arriba a abajo. [41] El temblor era peor cuando los trenes iban más rápido, que era lo que ocurría: "cuando el barco de Fife estaba casi por terminar y el tren solo había llegado al extremo sur del puente, fue un viaje duro". [42] Un carpintero que había trabajado en el puente desde mayo a octubre de 1879 también habló de un temblor lateral, que era más alarmante que el movimiento de arriba a abajo, y mayor en la unión sur entre las vigas altas y las vigas bajas. No estaba dispuesto a cuantificar la amplitud del movimiento, pero cuando se le presionó, ofreció de dos a tres pulgadas (50 a 75 mm). Cuando se le presionó más, solo dijo que era claro, grande y visible. [43] Sin embargo, uno de los capataces de los pintores dijo que el único movimiento que había visto había sido de norte a sur, y que este había sido de menos de media pulgada (15 mm). [44]
La North British Railway se encargaba del mantenimiento de las vías, pero contrató a Bouch para supervisar el mantenimiento del puente. Nombró a Henry Noble como inspector del puente. [45] Noble, que era albañil, no ingeniero, había trabajado para Bouch en la construcción del puente. [46]
Mientras revisaba los cimientos del muelle para ver si el lecho del río estaba siendo erosionado alrededor de ellos, Noble se había dado cuenta de que algunas barras de amarre diagonales estaban "vibrando" [nota 10] y en octubre de 1878 había comenzado a remediarlo. El arriostramiento diagonal se realizó mediante barras planas que iban desde una orejeta en la parte superior de una sección de columna hasta dos placas de eslinga atornilladas a una orejeta en la base de la sección equivalente en una columna adyacente. La barra y las placas de eslinga tenían una ranura longitudinal correspondiente. La barra de amarre se colocó entre las placas de eslinga con las tres ranuras alineadas y superpuestas, y luego se introdujo una cuña a través de las tres ranuras y se aseguró. Luego se colocaron dos "chavetas" (cuñas de metal) [nota 11] para llenar el resto de la superposición de la ranura y se clavaron con fuerza para poner el amarre bajo tensión.
Noble había asumido que las chavetas eran demasiado pequeñas y que no se habían clavado con fuerza en primer lugar, pero en los tirantes que vibraban las chavetas estaban sueltas, e incluso si se las hubiera clavado por completo no llenarían la ranura y pondrían la barra bajo tensión. Al colocar una pieza de empaque adicional entre las chavetas sueltas e introducirlas, Noble había vuelto a tensar las traviesas sueltas y había dejado de vibrar. Había más de 4000 juntas de chaveta y chaveta en el puente, pero Noble dijo que solo se habían tenido que volver a tensar unas 100, la mayoría en octubre-noviembre de 1878. En su última inspección en diciembre de 1879, solo dos traviesas habían necesitado atención, ambas en los pilares al norte de las vigas altas. Noble había encontrado grietas en cuatro secciones de columnas (una debajo de las vigas altas, tres al norte de ellas), que luego se habían unido con aros de hierro forjado. Noble había consultado a Bouch sobre las columnas agrietadas, pero no sobre los tirantes que vibraban. [48]
Los trabajadores de la fundición Wormit se quejaron de que las columnas habían sido fundidas con " hierro Cleveland ", que siempre tenía escoria encima; era menos fácil de fundir que el "buen metal escocés" [49] [nota 12] y era más probable que diera piezas defectuosas. Los moldes se humedecían con agua salada, [50] los núcleos no estaban bien fijados y se movían, lo que daba lugar a un espesor desigual de las paredes de las columnas. [51] El capataz de la fundición explicó que, en los casos en que las orejetas se habían fundido de forma imperfecta, el metal que faltaba se añadía "quemándolo". [nota 13] Si una pieza tenía orificios u otros defectos de fundición considerados como fallos menores, se rellenaban con "huevo de Beaumont" [nota 14] (del que el capataz tenía un stock para ese fin) y se utilizaba la pieza. [55]
El personal de obra de Gilkes fue heredado del contratista anterior. Bajo el ingeniero residente había siete subordinados, incluido un gerente de fundición. El gerente original de la fundición se fue antes de que se fundieran la mayoría de las secciones de columnas de pilares de vigas altas. Su reemplazo también estaba supervisando la erección del puente y no tenía experiencia previa en supervisar trabajos de fundición. [56] Sabía que se utilizaba el "quemado", [57] pero el capataz le había ocultado el uso de huevo Beaumont. [58] Cuando se le mostraron defectos en las piezas fundidas del puente, dijo que no habría aprobado el uso de las columnas afectadas, ni tampoco habría aprobado columnas con un espesor de pared notablemente desigual. [56] Según su predecesor, el quemado solo se había realizado en "columnas de elevación" temporales, que se usaban para permitir que las vigas se levantaran a su lugar y no formaban parte de la estructura permanente del puente. [59] Eso fue por instrucciones del ingeniero residente, [60] que tampoco tenía poca experiencia en fundición y confiaba en el capataz. [61]
Aunque las prácticas de trabajo eran responsabilidad de Gilkes, su contrato con NBR estipulaba que todo el trabajo realizado por el contratista estaba sujeto a la aprobación de la mano de obra por parte de Bouch. Por lo tanto, Bouch compartiría la culpa por cualquier trabajo defectuoso resultante en el puente terminado. El capataz de la fundición original, que había sido despedido por embriaguez, avaló que Gilkes comprobó personalmente si había irregularidades en las primeras piezas fundidas: "El señor Gilkes, a veces una vez cada quince días y a veces una vez al mes, golpeaba una columna con un martillo, primero en un lado y luego en el otro, y solía revisar la mayoría de ellas de esa manera para sondearlas". [62] Bouch había gastado más de £9000 en la inspección (sus honorarios totales fueron £10 500) [63] pero no presentó ningún testigo que hubiera inspeccionado las piezas fundidas en su nombre. El propio Bouch había estado allí aproximadamente una vez a la semana mientras se cambiaba el diseño, pero "después, cuando todo estaba en marcha, no fui tan a menudo". [64]
Bouch mantuvo su propio "ingeniero residente", William Paterson, que se ocupó de la construcción del puente, sus accesos, la línea a Leuchars y el ramal de Newport. Paterson también fue el ingeniero de la estación general de Perth. [64] Bouch dijo al tribunal que la edad de Paterson era "muy mía", pero, de hecho, Paterson era 12 años mayor [nota 15] y, en el momento de la investigación, estaba paralizado y no podía prestar declaración. [66] Otro inspector designado más tarde [66] estaba en ese momento en Australia del Sur y también no podía prestar declaración. Los gerentes de Gilkes no pudieron dar fe de ninguna inspección de las piezas fundidas por parte de los inspectores de Bouch. [67] El puente terminado había sido inspeccionado en nombre de Bouch para comprobar la calidad del montaje, pero eso fue después de que el puente había sido pintado (aunque todavía antes de que se abriera el puente, y antes de que los testigos pintores estuvieran en él en el verano de 1879), lo que ocultó las grietas o signos de quemado (aunque el inspector dijo que, en cualquier caso, no reconocería esos signos a simple vista). [68] Durante la construcción, Noble había estado cuidando los cimientos y la mampostería. [nota 16]
Henry Law había examinado los restos del puente y había detectado defectos en la mano de obra y en los detalles del diseño. Cochrane y Brunlees, que prestaron declaración más tarde, coincidieron en gran medida.
Bouch dijo que ese espesor desigual no era propio de un trabajo manual (si lo hubiera sabido, habría tomado la mejor medida para hacer el molde verticalmente), pero aun así era seguro. [75]Aquí (al sacar una muestra) hay un nódulo de metal frío que se ha formado. El metal, como se esperaría en la parte delgada, es muy imperfecto. Aquí hay un defecto que se extiende a través del espesor del metal. Aquí hay otro y aquí hay otro... Se encontrará que todo el lado superior de esta columna es de esa descripción, perfectamente lleno de agujeros de aire y cenizas. Hay suficientes piezas aquí para mostrar que estos defectos eran muy extensos. [74]
David Kirkaldy probó muestras de los materiales del puente, tanto de hierro fundido como forjado, así como varios pernos, barras de unión y orejetas asociadas. Tanto el hierro forjado como el fundido tenían buena resistencia, mientras que los pernos "eran de suficiente resistencia y del hierro adecuado". [84] [nota 19] Sin embargo, tanto los tirantes como las orejetas en buen estado fallaron con cargas de aproximadamente 20 toneladas, muy por debajo de lo esperado. Tanto los tirantes [80] como las orejetas se debilitaron por altas tensiones locales donde el perno se apoyaba sobre ellos. [77] Cuatro de las catorce orejetas probadas no estaban en buen estado, ya que fallaron con cargas inferiores a las esperadas. Algunas orejetas superiores de las columnas duraron más que el hierro forjado, pero las orejetas inferiores eran significativamente más débiles. [85]
Bouch había diseñado el puente, asistido en sus cálculos por Allan Stewart. [nota 20] Después del accidente, Stewart había ayudado a William Pole [nota 21] a calcular lo que debería haber soportado el puente. [nota 22] Con la autoridad de Stewart, habían asumido que el puente estaba diseñado para una carga de viento de veinte libras por pie cuadrado (un kilopascal) "con el margen habitual de seguridad". [88] [nota 23] Bouch dijo que, si bien se había discutido 20 psf (0,96 kPa), se había "guiado por el informe sobre el puente Forth" para asumir 10 psf (0,5 kPa) y, por lo tanto, no hizo ninguna concesión especial para la carga del viento. [90] Se refería al consejo dado por el astrónomo real , Sir George Biddell Airy en 1873 cuando se le consultó sobre el diseño de Bouch para un puente colgante sobre el estuario de Forth ; que se podían encontrar presiones de viento de hasta 40 psf (2 kPa) de forma muy local, pero que, en promedio, en un tramo de 1600 pies (490 m), 10 psf (0,5 kPa) sería una tolerancia razonable. [91] Este consejo había sido respaldado por varios ingenieros eminentes. [nota 24] Bouch también mencionó el consejo dado por Yolland en 1869: que la Junta de Comercio no requería ninguna tolerancia especial para la carga del viento para tramos de menos de 200 pies (61 m), aunque señaló que esto era para el diseño de vigas, no de pilares. [90] [nota 25]
Se recogieron las pruebas de los científicos sobre el estado actual de los conocimientos sobre la carga del viento y de los ingenieros sobre la tolerancia que habían tenido en cuenta. Airy dijo que el consejo dado era específico para los puentes colgantes y el Forth; 40 psf (1,9 kPa) podrían actuar sobre un tramo completo del puente Tay y que ahora recomendaría diseñar a 120 psf (5,7 kPa) (es decir, 30 psf o 1,4 kPa con el margen de seguridad habitual). [91] La presión más alta medida en Greenwich fue de 50 psf (2,4 kPa); probablemente sería mayor en Escocia.
Sir George Stokes estuvo de acuerdo con Airy en que las "patas de gato", ondulaciones en el agua producidas por las ráfagas, podían tener una anchura de varios cientos de metros. Las mediciones estándar de la presión del viento eran de presión hidrostática que tenía que ser corregida por un factor de 1,4-2 para dar la carga de viento total: con un viento de 60 millas por hora (97 km/h), esto sería de 12,5-18 psf (0,60-0,86 kPa). [93] Pole hizo referencia al trabajo de Smeaton, donde se decía que los vientos fuertes daban 10 psf (0,48 kPa), y se citaban valores más altos para vientos de 50 mph (80 km/h) o más, con la salvedad de que estos eran menos seguros. [94]
Brunlees no había tenido en cuenta la carga del viento en el viaducto de Solway porque los tramos eran cortos y bajos; si hubiera tenido que hacerlo, probablemente habría diseñado contra 30 psf (1,4 kPa) con un margen de seguridad de 4-5 (al limitar la resistencia del hierro). [89] Tanto Pole como Law habían utilizado un tratamiento de un libro de Rankine . [nota 26] Law estuvo de acuerdo con Rankine en que la presión del viento más alta vista en Gran Bretaña fue 55 psf (2,6 kPa) como la razón para diseñar a 200 psf (9,6 kPa) (es decir, 50 psf (2,4 kPa) con un factor de seguridad de 4); "en estructuras importantes, creo que se debe tomar el mayor margen posible. No es bueno especular sobre si es una estimación justa o no". [95] Pole lo había ignorado porque no se dio ninguna referencia; no creía que ningún ingeniero le prestara atención al diseñar puentes; [96] Pensó que 20 psf (0,96 kPa) era una tolerancia razonable; esto era lo que Robert Stephenson había supuesto para el Puente Britannia . Benjamin Baker dijo que diseñaría a 28 psf (1,3 kPa) con un margen de seguridad, pero en 15 años de investigación todavía no había visto que el viento derribara una estructura que soportara 20 psf (0,96 kPa). Dudaba de las presiones de Rankine porque no era un experimentalista; le dijeron que los datos eran observaciones del Profesor Regius de Astronomía en la Universidad de Glasgow , [nota 27] dudaba de que el Profesor tuviera el equipo para tomar las lecturas. [97]
Baker sostuvo que la presión del viento sobre las vigas altas no había sido superior a 15 psf (0,72 kPa), debido a la ausencia de daños en las características vulnerables de los edificios de Dundee y en las cabinas de señales del extremo sur del puente. La Comisión consideró que estos lugares estaban significativamente más protegidos y, por lo tanto, rechazó este argumento. El trabajo posterior de Baker sobre las presiones del viento en el sitio del puente ferroviario de Forth [98] mostró que los meteorólogos estaban sobrestimando, [99] pero sus 15 psf (0,72 kPa) podrían haber sobreinterpretado los datos. [nota 28]
Law tuvo numerosas críticas al diseño del puente, algunas de las cuales fueron repetidas por otros ingenieros:
Tanto Pole como Law habían calculado que la carga de viento necesaria para volcar el puente era superior a 30 psf (1,4 kPa) (sin atribuirse ningún mérito por los pernos de sujeción que sujetaban las columnas de barlovento a la mampostería del pilar) [110] y concluyeron que un viento fuerte debería haber volcado el puente, en lugar de provocar su rotura (Pole calculó que la tensión en los tirantes con una carga de viento de 20 psf (0,96 kPa) era mayor que el valor del "margen de seguridad habitual" de 5 toneladas por pulgada cuadrada, pero todavía solo la mitad de la tensión de rotura. [111] ) Pole calculó que la carga de viento necesaria para volcar el vagón más ligero del tren (el de segunda clase) era menor que la necesaria para volcar el puente; mientras que Law, atribuyéndose el mérito de que hubiera más pasajeros en el vagón que Pole y de que las vigas altas protegieran parcialmente a los vagones del viento, había llegado a la conclusión opuesta. [112]
Law concluyó que el puente, tal como fue diseñado, si hubiera sido perfecto en su ejecución, no habría fallado de la manera en que se vio [113] (Cochrane fue más allá; "estaría en pie ahora"). [114] Los cálculos asumieron que el puente era en gran parte como fue diseñado, con todos los componentes en su posición prevista y los tirantes cargados de manera razonablemente uniforme. Si el puente hubiera fallado con cargas de viento menores, esto era evidencia de que los defectos en el diseño y la mano de obra a los que había objetado habían dado lugar a cargas desiguales, reducido significativamente la resistencia del puente e invalidado el cálculo. [112] Por lo tanto
Considero que en una estructura de este tipo se debería haber determinado el espesor de las columnas, se debería haber examinado cada columna individualmente y no pasar hasta que hubiera recibido la marca de la persona que la pasó como garantía de que había pasado bajo su inspección... Considero que cada perno debería haber sido un pasador firme y debería haber encajado en los agujeros en los que se aplicaba, que cada puntal debería haber tenido un estribo firme, que las juntas de las columnas deberían haber sido incapaces de movimiento y que las partes deberían haber sido ajustadas con precisión, piso por piso sobre el terreno y marcadas cuidadosamente y ensambladas nuevamente como habían sido ajustadas correctamente. [112]
Pole sostuvo que el cálculo era válido; los defectos se corrigieron por sí solos o tuvieron poco efecto, y se debía buscar alguna otra razón para el fallo. [110] Fueron las orejetas de hierro fundido las que fallaron; el hierro fundido era vulnerable a las cargas de choque, y la razón obvia para una carga de choque en las orejetas fue que uno de los vagones volcó y se estrelló contra una viga del puente. [110] Baker estuvo de acuerdo, pero sostuvo que la presión del viento no fue suficiente para volcar un vagón; el descarrilamiento fue asistido por el viento por un mecanismo diferente o fue una coincidencia. [115] (La propia opinión de Bouch de que el daño por colisión a la viga fue la única causa del colapso del puente [116] encontró poco apoyo).
El abogado de Bouch llamó a los testigos en último lugar, por lo que sus primeros intentos de sugerir descarrilamiento y colisión se hicieron poco a poco en el contrainterrogatorio de testigos expertos que no simpatizaban con ellos. Law "no había visto nada que indicara que los vagones se habían salido de la vía" (antes del colapso del puente) [117], ni tampoco Cochrane [81] ni Brunlees [118] . La evidencia física que se les presentó sobre el descarrilamiento y el posterior impacto de uno o más vagones con las vigas fue limitada. Se sugirió que los dos últimos vehículos (el vagón de segunda clase y un furgón de freno) que parecían más dañados eran los descarrilados, pero (dijo Law) eran de construcción menos robusta y los otros vagones no estaban ilesos [119] . Cochrane y Brunlees añadieron que ambos lados de los vagones estaban dañados "de forma muy similar". [114] [120]
Bouch señaló que los raíles y sus sillas estaban destrozados en la viga que sostenía los dos últimos vagones, que la caja de ejes del vagón de segunda clase se había desprendido y había acabado en el brazo inferior de la viga este, [121] que el estribo del lado este del vagón había sido completamente arrastrado, que las vigas se habían roto y que las marcas en las vigas mostraban contacto con el techo del vagón, [122] y que una tabla con marcas de ruedas había sido arrastrada por la corriente en Newport, pero desafortunadamente luego se lavó. [123] El asistente de Bouch dio evidencia de dos juegos de marcas de raspaduras horizontales (rayones muy leves en el metal o la pintura de las vigas) que coincidían con las alturas de los techos de los dos últimos vagones, pero no sabía las alturas que afirmaba que coincidían. [124] Al comienzo de una de estas abrasiones, la cabeza de un remache se había levantado y se habían alojado astillas de madera entre una barra de unión y una placa de cubierta. Luego se presentó evidencia de marcas de brida en las barras de unión en la quinta viga (al norte de los dos vagones más traseros), y la teoría de la "colisión con las vigas" se modificó debidamente para que todo lo que estaba detrás del ténder se hubiera descarrilado. [121]
Sin embargo, (se contradijo) las vigas habrían resultado dañadas por su caída independientemente de su causa. Habían tenido que ser rotas con dinamita antes de poder ser recuperadas del lecho del Tay (pero solo después de un intento fallido de levantar la viga crucial en una sola pieza que había roto muchos tirantes de la viga). [125] El acoplamiento del ténder (que claramente no podría haber golpeado una viga) también se había encontrado en el brazo inferior de la viga oriental. [126] Se produjeron dos barras de unión de la quinta viga marcadas; una de hecho tenía 3 marcas, pero dos de ellas estaban en la parte inferior. [127] Dugald Drummond , responsable del material rodante de NBR, había examinado las bridas de las ruedas y no había encontrado "magulladuras", lo que se esperaba si hubieran destrozado sillas. Si la carrocería del vagón de segunda clase hubiera golpeado algo a gran velocidad, habría sido "golpeada hasta los huesos" sin afectar al bastidor. [nota 29] Si la colisión con la viga oriental hubiera hecho que el armazón se inclinara, el lado este habría quedado expuesto al furgón de freno que se aproximaba, pero fue el lado oeste del armazón el que resultó más dañado. El estribo oriental no se había desprendido; el vagón nunca había tenido uno (en ninguno de los lados). Las marcas de rozadura estaban a 6-7 pies (1,8-2,1 m) por encima del riel, y a 11 pies (3,4 m) por encima del riel y no coincidían con la altura del techo del vagón. [129] Drummond no pensó que los vagones se hubieran desprendido de los rieles hasta después de que las vigas comenzaran a caer, ni tampoco había sabido nunca que un vagón (liviano o pesado) fuera derribado por el viento. [130]
Los tres miembros del tribunal no lograron ponerse de acuerdo sobre un informe aunque había muchos puntos en común: [131]
Rothery agregó que, dada la importancia para el diseño del puente de las perforaciones de prueba que muestran un lecho de roca poco profundo, Bouch debería haber tomado mayores esfuerzos y haber examinado los núcleos él mismo. [134]
Según Yolland y Barlow, "la caída del puente se debió a la insuficiencia de los soportes transversales y de las fijaciones para soportar la fuerza del vendaval de la noche del 28 de diciembre de 1879... el puente había sido sometido previamente a otros vendavales". [135] Rothery estuvo de acuerdo y preguntó: "¿Puede haber alguna duda de que lo que causó la caída del puente fue la presión del viento que actuaba sobre una estructura mal construida y mal mantenida?" [134]
Yolland y Barlow también observaron la posibilidad de que la falla se debiera a la fractura de una columna de sotavento. [135] Rothery consideró que la tensión previa se debió "en parte a los vendavales anteriores, en parte a la gran velocidad a la que se permitió que los trenes que iban hacia el norte atravesaran las vigas altas": [134] si el impulso de un tren a 25 millas por hora (40 km/h) que chocaba contra las vigas pudo causar la caída del puente, ¿cuál debe haber sido el efecto acumulativo del frenado repetido de los trenes a 40 millas por hora (64 km/h) en el extremo norte del puente? [136] Por lo tanto, concluyó -con (según afirmó) el apoyo de evidencia circunstancial- que el puente bien podría haber fallado primero en el extremo norte; [137] desestimó explícitamente la afirmación de que el tren había chocado contra las vigas antes de que el puente cayera. [137]
Yolland y Barlow concluyeron que el puente había fallado primero en el extremo sur; y no hicieron ninguna constatación explícita sobre si el tren había golpeado las vigas. [135] En cambio, señalaron que, aparte del propio Bouch, los testigos de Bouch afirmaron/admitieron que la falla del puente se debió a una carga de choque sobre las orejetas muy estresadas por la carga del viento. [138] Por lo tanto, su informe es coherente con la opinión de que el tren no había golpeado la viga o con la de que un puente con arriostramientos transversales que dieran un margen de seguridad adecuado contra la carga del viento habría sobrevivido a un tren que golpeara la viga.
Yolland y Barlow señalaron que "no existe ningún requisito emitido por la Junta de Comercio con respecto a la presión del viento, y no parece haber ninguna regla entendida en la profesión de ingeniería con respecto a la presión del viento en las estructuras ferroviarias; y por lo tanto, recomendamos que la Junta de Comercio tome las medidas que sean necesarias para el establecimiento de reglas para ese propósito". [139] Rothery disintió, sintiendo que era responsabilidad de los propios ingenieros llegar a una "regla entendida", como la regla francesa de 55 psf (2,6 kPa) [nota 31] o la de los EE. UU. de 50 psf (2,4 kPa). [141]
El informe de la minoría de Rothery es más detallado en su análisis, más dispuesto a culpar a individuos nombrados y más citable, pero el informe oficial del tribunal es relativamente breve, firmado por Yolland y Barlow. [142] Rothery dijo que sus colegas se habían negado a unirse a él para asignar culpas, con el argumento de que esto estaba fuera de sus términos de referencia. Sin embargo, las investigaciones anteriores de la Sección 7 claramente se habían sentido libres de culpar ( accidente ferroviario de Thorpe ) o exculpar ( accidente ferroviario de Shipton-on-Cherwell ) a individuos identificables como lo consideraran apropiado, y cuando el abogado de Bouch consultó con Yolland y Barlow, negaron que estuvieran de acuerdo con Rothery en que "Por estos defectos tanto en el diseño, la construcción y el mantenimiento, Sir Thomas Bouch es, en nuestra opinión, el principal culpable". [143]
No se llevaron a cabo más investigaciones judiciales en virtud del artículo 7 de la Ley de Regulación de Ferrocarriles de 1871 hasta que el accidente ferroviario de Hixon en 1968 puso en tela de juicio tanto la política de la Inspección de Ferrocarriles en relación con los pasos a nivel automatizados como la gestión por parte del Ministerio de Transporte (el departamento gubernamental al que pertenece la Inspección) del movimiento de cargas anormales. Se consideró necesaria una investigación judicial en virtud del artículo 7 para dar el grado de independencia requerido. [144] La estructura y los términos de referencia estaban mejor definidos que para la investigación del puente Tay. Brian Gibbens, QC, contó con el apoyo de dos evaluadores expertos y formuló conclusiones sobre la culpabilidad, pero no sobre la obligación legal o culpabilidad. [145]
La Junta de Comercio creó una comisión de cinco personas (Barlow, Yolland, Sir John Hawkshaw , Sir William Armstrong y Stokes) para considerar qué carga de viento debería asumirse al diseñar puentes ferroviarios.
Las velocidades del viento normalmente se medían en "millas recorridas por hora" (es decir, la velocidad del viento promediada durante una hora), por lo que era difícil aplicar la tabla de Smeaton [146] que vinculaba la presión del viento con la velocidad actual del viento.
dónde:
Al examinar las presiones y velocidades del viento registradas en el Observatorio Bidston , la comisión encontró [147] que, para vientos fuertes, la presión del viento más alta podía representarse de manera muy justa, [nota 32] mediante
dónde:
Sin embargo, recomendaron que las estructuras se diseñaran para soportar una carga de viento de 56 psf (2,7 kPa), con un factor de seguridad de 4 (2 donde solo se dependía de la gravedad). Observaron que se habían registrado presiones de viento más altas en el Observatorio de Bidston, pero que aún así darían cargas dentro de los márgenes de seguridad recomendados. Las presiones de viento reportadas en Bidston probablemente fueron anómalamente altas debido a las peculiaridades del sitio (uno de los puntos más altos del Wirral. [149] [150] ): una presión de viento de 30-40 psf (1,4-1,9 kPa) volcaría vagones de tren y tales eventos eran una rareza. (Para dar un ejemplo posterior y bien documentado, en 1903 un tren parado volcó en el viaducto de Levens, pero esto fue a causa de un "vendaval terrible" medido en Barrow in Furness con una velocidad promedio de 100 millas por hora (160 km/h), con ráfagas estimadas de hasta 120 millas por hora (190 km/h). [148 ]
El puente Tay de doble vía fue construido por la NBR, diseñado por Barlow y construido por William Arrol & Co. de Glasgow a 18 metros (59 pies) aguas arriba y en paralelo al puente original. Las obras comenzaron el 6 de julio de 1883 y el puente se inauguró el 13 de julio de 1887. Sir John Fowler y Sir Benjamin Baker diseñaron el puente ferroviario de Forth , construido (también por Arrols) entre 1883 y 1890. Baker y su colega Allan Stewart recibieron el crédito principal por el diseño y la supervisión de las obras de construcción. [nota 33] El puente de Forth tenía un límite de velocidad de 40 mph, que no se respetó bien. [152]
Bouch también había sido ingeniero del ferrocarril North British, Arbroath and Montrose , que incluía un viaducto de hierro sobre el South Esk. Examinado de cerca después del colapso del puente de Tay, el viaducto tal como se construyó no coincidía con el diseño, y muchos de los pilares estaban notablemente fuera de la perpendicular. Se sospechaba que la construcción no había sido supervisada adecuadamente: los pilotes de cimentación no se habían clavado lo suficientemente profundos o firmes. Las pruebas realizadas en 1880 durante un período de 36 horas utilizando cargas muertas y rodantes llevaron a que la estructura se deformara gravemente y ocho de los pilares fueron declarados inseguros. [153] [154] Condenando la estructura, el coronel Yolland también expresó su opinión de que "los pilares construidos con columnas de hierro fundido de las dimensiones utilizadas en este viaducto no deberían ser sancionados en el futuro por la Junta de Comercio". [155] Tuvo que ser desmantelado y reconstruido por Sir William Arrol según un diseño de WR Galbraith antes de que la línea pudiera abrirse al tráfico en 1881. [153] [156] [157] El puente Redheugh de Bouch construido en 1871 fue condenado en 1896, y el ingeniero estructural lo hizo diciendo más tarde que el puente se habría derrumbado si alguna vez hubiera enfrentado cargas de viento de 19 psf (0,91 kPa). [158]
La locomotora, NBR n.º 224 , una 4-4-0 diseñada por Thomas Wheatley y construida en Cowlairs Works en 1871, fue rescatada y reparada, permaneciendo en servicio hasta 1919, apodada "The Diver" (El buzo); muchos conductores supersticiosos se mostraron reacios a llevarla por el nuevo puente. [159] [160] [161] [162] Los tocones de los pilares del puente original aún son visibles sobre la superficie del Tay. Se han colocado monumentos en ambos extremos del puente en Dundee y Wormit. [163]
Una columna del puente está expuesta en el Museo de Transporte de Dundee .
El 28 de diciembre de 2019, Dundee Waterfronts Walks organizó una caminata conmemorativa para conmemorar el 140 aniversario del desastre del puente Tay. [164]
Algunos miembros del movimiento sabatista , que abogaban por restringir las actividades los domingos, señalaron el desastre como un castigo de Dios por viajar en sábado. [165] James Begg , un ministro de la Iglesia Libre de Escocia , criticó el ferrocarril, afirmando que "el sábado de Dios ha sido terriblemente profanado por nuestras grandes empresas públicas", y también criticó a las víctimas, planteando la pregunta: "¿No es terrible pensar que deben haber sido arrastrados cuando muchos de ellos deben haber sabido que estaban transgrediendo la Ley de Dios?". [160] La revista Punch criticó a Begg por "convertir la terrible catástrofe triunfalmente en el relato de su propio credo negro y amargo", y lo acusó de violar el precepto bíblico "No juzguéis para que no seáis juzgados" . [166]
En los últimos 40 años se han presentado varias piezas adicionales de evidencia que han dado lugar a reinterpretaciones de "ingeniería forense" de lo que realmente ocurrió. [167] [168]
El desastre inspiró varias canciones y poemas, el más famoso de los cuales es " The Tay Bridge Disaster " de William McGonagall , considerado ampliamente como de tan baja calidad que resulta cómico. [169] El poeta alemán Theodor Fontane , conmocionado por la noticia, escribió su poema Die Brück' am Tay . [170] [171] Se publicó solo diez días después de que ocurriera la tragedia. La balada de C. Horne In Memory of the Tay Bridge Disaster se publicó como panfleto en mayo de 1880. Describe el momento del desastre como: [172]
El tren chocó contra las vigas
y el viento rugió con fuerza;
se vio un relámpago, el puente se rompió ;
el tren ya no se oyó.
"El puente se cayó, el puente se cayó",
se propagaron palabras de terror;
el tren se fue, su carga viviente
se cuenta entre los muertos.
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56°26′14.4″N 2°59′18.4″O / 56.437333, -2.988444